测定光合速率.ppt

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1、第6讲 测定光合作用速率的方法,真正总光合速率,表观（净）光合速率,呼吸速率,=,+,CO2的固定量,O2的产生量,葡萄糖的产生（制造）量,CO2的吸收量,O2的释放量,葡萄糖的积累量,呼吸释放CO2量,呼吸消耗O2量,呼吸消耗葡萄糖量,一、气体体积变化法,测光合作用O2产生的体积或二氧化碳消耗的体积,1.测定植物的呼吸作用强度 小烧杯放NaOH溶液吸收CO2 遮光处理,2.测定植物的净光合作用强度 光照，小烧杯放NaHCO3缓冲溶液可维持装置中CO2浓度,测定呼吸速率消耗的氧气量,气体的增加量为净光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,例1 某生物兴趣小组设计了图3装置进行光合速率的测试

2、实验（忽略温度对气体膨胀的影响）。 测定植物的呼吸作用强度：装置的烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X值。 测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得Y值。 请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因：,向左移动,向右移动,c玻璃钟罩遮光，植物只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗O2，而释放的CO2气体被装置烧杯中NaOH溶液吸收，导致装置内气体、压强减小，红色液滴向左移动,d装置的烧杯中放入NaHCO3

3、缓冲溶液可维持装置中的CO2浓度；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中，在植物的生长期，光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放O2，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动,变式训练图4是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，该装置置于20环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X。20min后，针筒的容量需要调至0.6mL的读数，才能使水滴仍维持在位置X处。据此回答下列问题： （1）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量 清水，重复上述实验，20min后，要使水 滴维持在位置X处，针筒的容量 （需向左/需向右/不需要）调

4、节。,（2）若以释放出的氧气量来代表净光合作用速率，该植物的净光合作用速率是 mL/h。 （3）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量浓氢氧化钠溶液，在20、无光条件下，30min后，针筒的容量需要调至0.1mL的读数，才能使水滴仍维持在X处。则在有光条件下该植物的实际光合速率是 mL/h。,1.2,1.4,二、半叶法,测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质的积累数,如图所示，A部分遮光，这半叶片虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。 另一半B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行细胞呼吸,总光合速率=MBMA,例题：采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是：将对称

5、叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重（mg），获得相应数据，分别记为MA、MB。,1.若M=MB-MA，则M表示 2.请计算出B叶片被截取部分在单位时间的光合作用强度= （其单位是mg/h）。,B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量,（MB-MA）/6,变式一：某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上

6、陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z一x)6 gcm-2H-1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是 （ ）,A下午4时后将整个实验装置遮光3小时 B下午4时后将整个实验装置遮光6小时 C下午4时后在阳光下照射1小时 D晚上8时后在无光下放置3小时,B,三、黑白瓶法,测溶氧量的变化,黑白瓶法常用于水中生物光合作用速率的测定,白瓶是透光瓶，里面可进行光合作用和呼吸作用； 黑瓶是不透光瓶，只能进行呼吸作用。,起始瓶中的溶氧量为A,在相同条件下培养一定的时间，黑瓶所测得的数据为B,白瓶所测得的数据

7、为C, 则这段时间呼吸量为_,净光合量为_。,总的光合作用量=CA,AB,CA,例题：某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为12 mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下（由ae逐渐加强），24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，记录数据如下：,黑瓶中溶解氧的含量降低为4mg/L的原因是_ 该瓶中所有生物细胞在24 h内呼吸消耗的O2量为 mg/L。,黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，没有光照，植物不能进行光合作用产生氧气,8,当水层光照强度为c时，在24h内白瓶中植物产生的氧气量为 mg/

8、L。光照强度至少为 (填字母)时，该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需。当光照强度为 (填字母)时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加。,22,a,d,若将a光照下的白瓶移至d光照下，则瓶中植物细胞的光合作用速率 ，其主要原是 。C3经一系列变化可形成 。,加快,光反应产生的ATP和H增多,糖类、C5（或答糖类等有机物、有机物、糖类）,变式一（2013年安徽理综）(1). 研究池塘生态系统不同水层光合速率，对确定鱼的放养种类和密度有参考价值。从池塘不同深度采集水样，分别装入黑白瓶中（白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布包裹的玻璃瓶）并封闭。然后将黑白瓶对应悬挂于原水样采集位置，同时测定各

9、水层剩余水样溶氧量，作为初始溶氧量。24h后，测定各黑白瓶中溶氧量。若测得某水层初始溶氧量为Amg/L,白瓶溶氧量为Bmg/L,黑瓶溶氧量为Cmg/L,则该水层总光合速率为 mg/L.d 。 (2).若上午黑白瓶被悬挂于水深25cm处时，白瓶意外坠落至池塘底部，短时间内，该瓶内绿藻叶绿体重含量 。,BC,增加,问题追加：该水层呼吸速率为_mg/L.d ，净光合速率为_mg/L.d。,AC,BA,四、红外线CO2传感器,测量装置中CO2浓度的变化,由于CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有一定的线性关系，因此， CO2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线CO

10、2传感器来测量CO2浓度的变化,例题：利用下图装置的密闭锥形瓶，进行如下实验，请冋答有关问题。,(1)锥形瓶中分别放置叶面积都是10 cm2的A、B两种植物，在光照充足，其它条件适宜的条件下，测量锥形瓶中C02的浓度，结果如下表： 对CO2利用率较高的植物是 。B植物碳反应时在酶催化下_ 和CO2结合产生3-磷酸甘油酸，该过程是否需要消耗ATP? (需、不需）。CO2还原为糖的一系列反应称为 循环。若用该装置检测植物呼吸速率应注意 。,A,C5,不需,卡尔文,遮光（黑暗）,变式一： 为测定光合作用速率，将一植物幼苗放入大锥形瓶中，瓶中安放一个CO2传感器来监测不同条件下瓶中CO2浓度的变化，如

11、下图5所示。相同温度下，在一段时间内测得结果如图6所示。请据图回答： （1）在60120min时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为 。理由是 。 （2）在60120min时间段，瓶内CO2浓度下降的原因是。 此时间段该植物光合速率为ppmmin。,逐渐降低,CO2浓度降低的趋势逐渐降低,植物的光合作用强度大于 呼吸作用强度,25,有关光合作用的延伸,例一：（2013全国理综）某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO的速率和遮光（完全黑暗）后释放CO的速率。吸收或释放CO的速率随时间变化趋势的示意图如下（吸收或释放CO的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO的量），回答下

12、列问题： （）在光照条件下，图形ABC的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光 合作用_，其中图形B的面积表示 _ ，从图形C可推测 该植物存在另一个_ 的途径，CO进出叶肉细胞都是通过_的方式进行的。 （）在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形 _ （填“A”或“B”）的面积变小， 图形 _ （填“A”或“B”）的面积增大，原因是 _。,固定的CO2总量,呼吸作用释放出的CO2量,释放CO2,自由扩散,A,B,光合速率降低，呼吸速率增强,光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是光合作用一个损耗能量的副反应。过程中氧气被消耗，并且会生成二氧化碳。

13、光呼吸约抵消30%的光合作用。因此降低光呼吸被认为是提高光合作用效能的途径之一。但是人们后来发现，光呼吸有着很重要的细胞保护作用 。 “光呼吸”中含有“呼吸”一词，但该过程并不是真正的细胞呼吸作用。,例二：景天科植物A有一个很特殊的CO2同化方式，夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，如图一所示，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，如图二所示。十字花科植物B的CO2同化过程如图三所示，请回答下列问题： （1）植物A夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6的原因是 _, 白天植物A进行光合作用所需的CO2的来源有呼吸作用产生的CO2和 _。 （2）植物A气

14、孔开闭的特点，与其生活的环境是相适应的，推测植物A生活的环境最 可能是 _。,没有光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供ATP和NADPH,苹果酸经脱羧释放的,炎热干旱,景天酸代谢径：夜间，大气中CO2自气孔进入细胞质中，被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮于液泡中，其浓度每升可达100毫摩尔。苹果酸从细胞质通过液泡膜进入液泡是主动过程，而从液泡回到细胞质中则是被动过程。在日间，苹果酸从液泡中释放出来后，经脱羧作用形成CO2和C3化合物。 这是由于仙人掌类和多肉植物等往往生长于热带干旱地区，而这种环境的特点是白天炎热夜晚寒冷，昼

15、夜温差非常巨大，为了在这种环境下生存下来，这类植物经过长期适应和进化发展出一套独特的生存策略。,例三（上海生物）在科学研究中常用呼吸商（ ） 表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸商的装置如下图。 关闭活塞，在25下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x和y（mm）。x和y值反映了容器内气体体积的减少。请回答： （1）装置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是 。 （2）x代表 值，y代表 值。 （3）若测得x200（mm），y30（mm），则该发芽种子的呼吸商是 。,（4）若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ值，则应将该装置放于何种条件下进行，为什

16、么？ （5）为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置。对照装置的容器和小瓶中应分别入 。 设对照的目的是_,（1）吸收呼吸产生的二氧化碳 （2）消耗氧的体积 消耗氧和释放二氧化碳的体积之差 （3）0.85 （4）黑暗。避免因为幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用的气体量的变化 （5）死的发芽种子和蒸馏水 用于校正装置1和2内因物理因素（或非生物因素）引起的容积变化,呼吸商，又称呼吸系数，是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。植物组织在一定时间内，放出二氧化碳的摩尔数与吸收氧气的摩尔数的比率叫做呼吸商（简称RQ） 1. 当呼吸底物是糖类（例如葡萄糖）而又完全氧化时，呼吸商是1 。,2. 如果呼吸底物是一些富含氢的物质（例如脂肪酸）则呼吸商小于1,3. 如果呼吸底物只是一些比碳水化合物含氧较 多的物质（例如苹果酸），呼吸商大于1,